碳碳復合材料的制備工藝有哪些?
碳碳復合資料的制備工藝首要有兩種辦法:化學氣相法(CVD或CVl)和液相浸漬一碳化法。前者是以有機低分子氣體為前驅體,后者是以熱塑性樹脂(石油瀝青、煤瀝青、中間相瀝青)或熱固性樹脂(呋喃、糠醛、酚醛樹脂)為基體前驅體,這些原料在高溫下發生一系列雜亂化學變化而轉化為基體碳。為了得到更好的細密化作用,通常將化學氣相法和液相浸漬一碳化法進行復合細密化,得到具有抱負密度的碳碳復合資料。
1、化學氣相法
化學氣相法(cVD或cVI)是直接在坯體孔內堆積碳,以達到填孔和增密的目的。沉碳易石墨化,且與纖維之間的物理兼容性好,而且不會像浸漬法那樣在再碳化時產生縮短,而這種辦法的物理機械陛能比較好。但在cVD過程中,如果碳在坯體外表堆積就會阻止氣體向內部孔的分散。關于外表堆積的碳使用機械的辦法除去,再進行新一輪堆積。關于厚制品,CVD法也存在著必定的困難,而且這種辦法的周期也很長。
2、液相浸漬法一碳化法
液相浸漬法相對而言設備比較簡單,而且這種辦法適用性也比較廣泛,所以液相浸漬法是制備碳碳復合資料的一個重要辦法。它是將碳纖維制成的預成型體浸入液態的浸漬劑中,通過加壓使浸漬劑充沛滲入到預成型體的空隙中,再通過固化、碳化、石墨化等一系列過程的循環,最終得到碳碳復合資料。它的缺陷是要通過重復多次浸漬、碳化的循環才能達到密度要求。液相浸漬法中浸漬劑的組成和結構十分重要,它不只影響細密化效率,而且也影響制品的機械功用和物理功用。進步浸漬劑碳化收率,下降浸漬劑的黏度一直是液相浸漬法制備碳碳復合資料所要處理的重點課題之一。浸漬劑的高黏度和低碳化收率是現在碳碳復合資料本錢較高的重要原因之一。進步浸漬劑的功用不只能進步碳碳復合資料的生產效率,下降其本錢,也可進步碳碳復合資料的各種功用。碳碳復合資料的抗氧化處理碳纖維在空氣中,于360℃開端氧化,石墨纖維要略好于碳纖維,其開端氧化的溫度為420℃,碳碳復合資料的氧化溫度為450℃左右。碳碳復合資料在高溫氧化性氣氛下極易氧化,而且氧化速率隨著溫度的升高敏捷增大,若無抗氧化辦法,在高溫氧化環境中長時刻使用碳碳復合資料必將引起災難性后果。因而,碳碳復合資料的抗氧化處理已成為其制備工藝中不可缺少的組成部分。從抗氧化技能的途徑上看,可分為內部抗氧化技能和抗氧化涂層技能。
碳碳復合資料的首要兩大使用領域碳碳復合資料作為優異的熱結構、功用一體化工程資料,自1958年誕生以來,在軍工方面得到了長足的開展,其中最重要的用途是用于制作導彈的彈頭部件。因為其耐高溫、摩擦性好,現在已廣泛用于固體火箭發動機噴管、航天飛機結構部件、飛機及賽車的剎車設備、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發動機的熱端部件等。